Title:
Optronische Sensorvorrichtung
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft eine optronische Sensorvorrichtung (1) mit einer Anzahl von nebeneinander angeordneten, einer gemeinsamen Eintrittsöffnung (2) der optronischen Sensorvorrichtung (1) zugewandten, Sensoreinrichtungen (3.1, 3.2, 4) und mit einem optischen Strahlengang (5) zwischen der Eintrittsöffnung (2) und den Sensoreinrichtungen (3.1, 3.2, 4). Die optronische Sensorvorrichtung (1) umfasst wenigstens:
– eine erste Sensoreinrichtung (4) mit einer spektralen Empfindlichkeit für elektromagnetische Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich;
– wenigstens eine weitere Sensoreinrichtung (3.1, 3.2) mit einer spektralen Empfindlichkeit für elektromagnetische Strahlung in wenigstens einem weiteren Wellenlängenbereich; und
– ein in dem optischen Strahlengang (5) angeordnetes Primärspiegelelement (6), welches zumindest in einem Teilbereich seiner der gemeinsamen Eintrittsöffnung (2) zugewandten Vorderfläche (6.1) dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu reflektieren und welches zumindest in einem Teilbereich dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung in dem wenigstens einen weiteren Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu transmittieren.




Inventors:
Gerken, Martin, Dr. (73466, Lauchheim, DE)
Münzberg, Mario, Dr. (73432, Aalen, DE)
Application Number:
DE102016110743A
Publication Date:
12/14/2017
Filing Date:
06/10/2016
Assignee:
Airbus DS Optronics GmbH, 73447 (DE)
Domestic Patent References:
DE102006025328A1N/A



Foreign References:
9244264
20040119020
20150358556
4751571
Attorney, Agent or Firm:
Lorenz & Kollegen Patentanwälte Partnerschaftsgesellschaft mbB, 89522, Heidenheim, DE
Claims:
1. Optronische Sensorvorrichtung (1) mit einer Anzahl von nebeneinander angeordneten, einer gemeinsamen Eintrittsöffnung (2) der optronischen Sensorvorrichtung (1) zugewandten, Sensoreinrichtungen (3.1, 3.2, 4) und mit einem optischen Strahlengang (5) zwischen der Eintrittsöffnung (2) und den Sensoreinrichtungen (3.1, 3.2, 4) wenigstens umfassend:
– eine erste Sensoreinrichtung (4) mit einer spektralen Empfindlichkeit für elektromagnetische Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich;
– wenigstens eine weitere Sensoreinrichtung (3.1, 3.2) mit einer spektralen Empfindlichkeit für elektromagnetische Strahlung in wenigstens einem weiteren Wellenlängenbereich; und
– ein in dem optischen Strahlengang (5) angeordnetes Primärspiegelelement (6), welches zumindest in einem Teilbereich seiner der gemeinsamen Eintrittsöffnung (2) zugewandten Vorderfläche (6.1) dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu reflektieren und welches zumindest in einem Teilbereich dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung in dem wenigstens einen weiteren Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu transmittieren.

2. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Sekundärspiegelelement (7), welches zumindest in einem Teilbereich seiner Vorderfläche (7.1) dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu reflektieren, und welches in dem optischen Strahlengang (5) derart mit seiner Vorderfläche (7.1) dem Primärspiegelelement (6) zugewandt anordenbar ist, dass es in Verbindung mit dem Primärspiegelelement (6) ein Spiegelteleskop bildet, wobei die durch die Eintrittsöffnung (2) einfallende elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise von dem Primärspiegelelement (6) auf das Sekundärspiegelelement (7) und von dort auf die erste Sensoreinrichtung (4) oder auf eine Eingangsoptik (4.1) der ersten Sensoreinrichtung (4) abgebildet wird.

3. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei das Spiegelteleskop als Cassegrain-Teleskop oder als Schiefspiegler ausgeführt ist.

4. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei wenigstens ein Teilbereich einer, der wenigstens einen weiteren Sensoreinrichtung (3.1, 3.2) zugewandten, Rückfläche (6.2) des Primärspiegelelements (6) und/oder wenigstens ein Teil einer Eingangsoptik (3.11) der wenigstens einen weiteren Sensoreinrichtung (3.1) dazu eingerichtet sind, bei der Transmission der elektromagnetischen Strahlung in dem wenigstens einen weiteren Wellenlängenbereich durch das Primärspiegelelement (6) induzierte Bildfehler wenigstens annähernd zu korrigieren.

5. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei der wenigstens eine Teilbereich der Rückfläche (6.2) des Primärspiegelelements (6) zur Korrektur der induzierten Bildfehler eine geeignete Form aufweist und/oder mit einem optischen Korrekturelement, insbesondere einer Korrekturlinse, einem computergenerierten Hologramm oder dergleichen, versehen ist.

6. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Primärspiegelelement (6) eine Aussparung (6.3) oder einen für die elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich transparenten Bereich aufweist.

7. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorderfläche (6.1) des Primärspiegelelements (6) eine Beschichtung (6.4) aufweist.

8. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Primärspiegelelement (6) und/oder eine Beschichtung (6.4) der Vorderfläche (6.1) des Primärspiegelelements (6) einen Reflexionsgrad R von ≥ 50 % für elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich aufweist.

9. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Primärspiegelelement (6) und/oder eine Beschichtung (6.4) der Vorderfläche (6.1) des Primärspiegelelements (6) einen Transmissionsgrad T von ≥ 50 % für elektromagnetische Strahlung in dem wenigstens einen weiteren Wellenlängenbereich aufweist.

10. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, wobei die Beschichtung (6.4) Indiumzinnoxid aufweist.

11. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der erste Wellenlängenbereich λ > 3 µm, insbesondere 3 µm < λ ≤ 5 µm oder 7,5 µm ≤ λ ≤ 12 µm, ist.

12. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der weitere Wellenlängenbereich λ ≤ 3 µm ist.

13. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste Sensoreinrichtung ein Wärmebildgerät (4) ist.

14. Optronische Sensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die wenigstens eine weitere Sensoreinrichtung eine Tagsichtkamera (3.1), eine NIR-Kamera, eine SWIR-Kamera oder ein Laserentfernungsmesser (3.2) ist.

15. Lagestabilisierte Plattform (1.1) mit einer optronischen Sensorvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.

Description:

Die Erfindung betrifft eine optronische Sensorvorrichtung mit einer Anzahl von nebeneinander angeordneten, einer gemeinsamen Eintrittsöffnung der optronischen Sensorvorrichtung zugewandten Sensoreinrichtungen und mit einem optischen Strahlengang zwischen der Eintrittsöffnung und den Sensoreinrichtungen. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine lagestabilisierte Plattform mit einer derartigen optronischen Sensorvorrichtung.

Derzeit sind häufig in lagestabilisierten Plattformen, insbesondere Gimbals, beispielsweise für den Einsatz bei Hubschraubern oder Flugzeugen, für unterschiedliche Sensoren jeweils eigene Bauräume vorgesehen, wodurch die Sensoren im Wesentlichen nebeneinander angeordnet werden müssen. In derartigen optronischen Sensorvorrichtungen sollen möglichst viele, insbesondere unterschiedliche Sensoren untergebracht werden (insbesondere Tagsichtkameras / Kameras im visuellen Bereich, Sensoren im nahinfraroten (NIR) und kurzwelligen infraroten (SWIR) Bereich, Sensoren im mittleren und fernen Infrarotbereich sowie Laserentfernungsmesser oder dergleichen). Zusätzlich zu dem hohen Justieraufwand besteht das Problem, dass große separate Eintrittsöffnungen der Optiken, die für große Reichweiten bzw. für hohe Lichtstärken notwendig sind, nicht oder nur teilweise realisiert werden können. Außerdem besteht häufig der Wunsch unterschiedliche Sehfelder, d. h. sowohl Übersichtssehfelder als auch kleinere Sehfelder beispielsweise mit einem Winkelbereich von unter 1°, mit den Sensoren aufnehmen zu können.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine optronische Sensorvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche ein kompaktes und hochintegriertes Design aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine optronische Sensorvorrichtung mit einer Anzahl von nebeneinander angeordneten, einer gemeinsamen Eintrittsöffnung der optronischen Sensorvorrichtung zugewandten, Sensoreinrichtungen und mit einem optischen Strahlengang zwischen der Eintrittsöffnung und den Sensoreinrichtungen gelöst, welche wenigstens umfasst:

  • – eine erste Sensoreinrichtung mit einer spektralen Empfindlichkeit für elektromagnetische Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich;
  • – wenigstens eine weitere Sensoreinrichtung mit einer spektralen Empfindlichkeit für elektromagnetische Strahlung in wenigstens einem weiteren Wellenlängenbereich; und
  • – ein in dem optischen Strahlengang angeordnetes Primärspiegelelement, welches zumindest in einem Teilbereich seiner der gemeinsamen Eintrittsöffnung zugewandten Vorderfläche dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu reflektieren und welches zumindest in einem Teilbereich dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung in dem wenigstens einen weiteren Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu transmittieren.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird ein hochintegriertes, insbesondere katadioptrisches Systemdesign für einen kombinierten bildgebenden Sensor oder ein Bilderfassungssystem, insbesondere zum Einsatz in einer stabilisierten Plattform (z. B. einem Gimbal oder dergleichen) geschaffen. Der kombinierte bildgebende Sensor kann ein Wärmebildgerät, eine Nahinfrarot-/kurzwelliges Infrarot-Kamera, eine Tagsichtkamera bzw. Kamera im visuellen Bereich, und/oder einen Laserentfernungsmesser oder dergleichen aufweisen. Die Eintrittspupille der ersten Sensoreinrichtung kann sozusagen als Spiegelsystem realisiert sein. Der Hauptspiegel oder Primärspiegel kann die Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich reflektiv auf einen Sekundärspiegel oder dergleichen abbilden. Von dort kann die Strahlung auf die erste Sensoreinrichtung bzw. auf eine Eingangsoptik der ersten Sensoreinrichtung abgebildet werden. Für die elektromagnetische Strahlung in den weiteren Wellenlängenbereichen der weiteren Sensoreinrichtungen ist der Primärspiegel insgesamt oder zumindest örtlich/lokal transmittierend, sodass die weiteren Sensoreinrichtungen bauraumoptimiert in Einfallsrichtung des eintretenden Lichts hinter den Primärspiegel platziert werden können. Somit sind in vorteilhafter Weise keine großen separaten Eintrittsöffnungen für die Optiken notwendig. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Bauraum in der Frontsicht zunächst primär für die Eingangsöffnung der ersten Sensoreinrichtung benutzt. Dadurch kann eine hohe Leistungsfähigkeit in kleinen Sehfeldern erzielt werden. Da der Hauptspiegel bzw. das Primärspiegelelement jedoch Strahlung in dem wenigstens einen weiteren Wellenlängenbereich transmittiert, können weitere Sensoren im Bauraum hinter dem Primärspiegel bzw. auf der der Eintrittsöffnung abgewandten Rückseite des Primärspiegels angebracht werden. Somit ist bei gleichem Bauraum eine höhere Leistungsfähigkeit bzw. Auflösung oder Reichweite aller eingesetzten Sensoreinrichtungen zu erreichen. Die Eintrittsöffnung kann – als für die elektromagnetische Strahlung in den ersten und weiteren Wellenlängenbereichen transparenter Bereich – ein Eintrittsfenster oder dergleichen aufweisen oder als solches ausgeführt sein.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die optronische Sensorvorrichtung ferner ein Sekundärspiegelelement umfassen, welches zumindest in einem Teilbereich seiner Vorderfläche dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu reflektieren, und welches in dem optischen Strahlengang derart mit seiner Vorderfläche dem Primärspiegelelement zugewandt anordenbar ist, dass es in Verbindung mit dem Primärspiegelelement ein Spiegelteleskop bildet, wobei die durch die Eintrittsöffnung einfallende elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise von dem Primärspiegelelement auf das Sekundärspiegelelement und von dort auf die erste Sensoreinrichtung oder auf eine Eingangsoptik der ersten Sensoreinrichtung abgebildet bzw. geleitet wird.

Bei Vorhandensein des Sekundärspiegelelements in dem optischen Strahlengang können das Primärspiegelelement und das Sekundärspiegelelement dazu ausgelegt sein, in Verbindung miteinander ein Spiegelteleskop derart zu bilden, dass die durch die Eintrittsöffnung einfallende in dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise von dem Primärspiegelelement auf das Sekundärspiegelelement und von dort auf die erste Sensoreinrichtung oder auf eine Eingangsoptik der ersten Sensoreinrichtung abgebildet bzw. geleitet wird. Der Primärspiegel und der Sekundärspiegel können zusammen sonach z. B. ein Spiegelteleskop bilden, wodurch aufgrund des gefalteten optischen Strahlengangs zwischen der Eintrittsöffnung und der ersten Sensoreinrichtung eine lange Brennweite, insbesondere für kleinere Sehfelder mit einem Winkelbereich von beispielsweise 0,5 bis 2 °, erzielt werden kann.

Das Spiegelteleskop kann als Cassegrain-Teleskop oder als Schiefspiegler ausgeführt sein. Vorliegend werden unter Cassegrain-Teleskopen auch Schmidt-Cassegrain-Teleskope verstanden, wobei in letzterem Fall die vorhandene Schmidt-Korrekturplatte berücksichtigt werden sollte.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn wenigstens ein Teilbereich einer, der wenigstens einen weiteren Sensoreinrichtung zugewandten, Rückfläche oder rückseitige Fläche des Primärspiegelelements und/oder wenigstens ein Teil einer Eingangsoptik der wenigstens einen weiteren Sensoreinrichtung dazu eingerichtet sind, bei der Transmission der Strahlung in dem wenigstens einen weiteren Wellenlängenbereich durch das Primärspiegelelement induzierte Bildfehler wenigstens annähernd oder wenigstens annähernd vollständig zu korrigieren.

Das Primärspiegelelement kann aus einer entsprechend den Anforderungen der ersten Sensoreinrichtung geformten Vorderfläche, dem Spiegelkörper und der rückseitigen Fläche bestehen. Es kann sich bei dem Primärspiegelelement um einen sphärischen Spiegel oder einen sonstigen Sammelspiegel handeln. Beim Durchgang des Lichts durch das Primärspiegelelement können Bildfehler entstehen. In vorteilhafter Weise können diese bereits durch die Rückfläche des Primärspiegelelements selbst und/oder durch eine Eingangsoptik der wenigstens einen weiteren Sensoreinrichtung kompensiert werden.

Der wenigstens eine Teilbereich der Rückfläche des Primärspiegelelements kann zur Korrektur der induzierten Bildfehler eine geeignete Form aufweisen und/oder mit einem optischen Korrekturelement, insbesondere einer Korrekturlinse, einem computergenerierten Hologramm (CGH) oder dergleichen, versehen sein. Beim Durchgang der elektromagnetischen Strahlung in dem weiteren Wellenlängenbereich durch das Primärspiegelelement induzierte Bildfehler können sonach durch eine geeignete Formgebung der Rückfläche des Primärspiegelelements oder durch Aufbringen eines Korrekturelements wie beispielsweise einer Korrekturlinse oder eines computergenerierten Hologramms in einfacher und effektiver Weise minimiert bzw. korrigiert werden.

Vorteilhaft ist es, wenn das Sekundärspiegelelement in den optischen Strahlengang einführbar und aus diesem entfernbar ist.

Der Sekundärspiegel kann entfernbar bzw. austauschbar oder ausschwenkbar gestaltet sein, wodurch unterschiedliche Sehfelder für die erste Sensoreinrichtung bereitgestellt werden können. Um kleine Sehfelder und große Reichweiten erreichen zu können werden lange Brennweiten benötigt. Dies kann unter Einsatz des Sekundärspiegelelements durch die in Verbindung mit dem Primärspiegelelement entstehende Teleskopanordnung bewerkstelligt werden. Wenn das Sekundärspiegelelement aus dem optischen Strahlengang entfernt wird, entsteht ein größeres Sehfeld mit geringerer Reichweite für die erste Sensoreinrichtung. Hierbei kann ein rein refraktives System zum Einsatz kommen.

Wenigstens ein weiteres optisches Element oder wenigstens eine weitere optische Baugruppe kann in den optischen Strahlengang einführbar oder aus diesem entfernbar sein.

Sonach kann statt des Sekundärspiegelelements beispielsweise einen Filter, eine Linse oder eine Linsengruppe in den optischen Strahlengang eingeschwenkt werden, um ein verändertes Sehfeld zu erreichen.

Die Vorderfläche des Primärspiegelelements kann eine asphärische Form aufweisen, insbesondere kann die asphärische Vorderfläche kann entsprechend den Anforderungen der ersten Sensoreinrichtung geformt sein.

Das Primärspiegelelement kann eine Aussparung oder einen für die elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich transparenten Bereich aufweisen.

Die Vorderfläche des Primärspiegelelements kann eine Beschichtung aufweisen. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Primärspiegelelement elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu reflektieren vermag.

Das Primärspiegelelement und/oder eine Beschichtung der Vorderfläche des Primärspiegelelements kann einen Reflexionsgrad R von ≥ 50% für elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich aufweisen.

Das Primärspiegelelement und/oder eine Beschichtung des Primärspiegelelements kann des Weiteren einen Transmissionsgrad T von ≥ 50% für elektromagnetische Strahlung in dem wenigstens einen weiteren Wellenlängenbereich aufweisen.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn die Beschichtung Indiumzinnoxid aufweist. Mit einer derartigen Beschichtung können die Anforderungen an das Primärspiegelelement hinsichtlich Reflexion und Transmission erfüllt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn der erste Wellenlängenbereich λ > 3 m, insbesondere 3 m < λ ≤ 5 m oder 7,5 m ≤ λ ≤ 12 m, ist.

Dadurch, dass für den ersten Wellenlängenbereich λ > 3 m gewählt wird, ist es in vorteilhafter Weise möglich, mit einem Wärmebildgerät als erster Sensoreinrichtung kleine Sehfelder mit hoher Auflösung durch die Teleskopanordnung von Primärspiegelelement und Sekundärspiegelelement zu erzielen.

Der weitere Wellenlängenbereich kann λ ≤ 3 m sein. Die wenigstens eine weitere Sensoreinrichtung kann somit eine Tagsichtkamera bzw. Kamera im visuellen Bereich, eine NIR-Kamera, eine SWIR-Kamera oder ein Laserentfernungsmesser sein.

Die erfindungsgemäße optronische Sensorvorrichtung bzw. der kombinierte bildgebende Sensor kann somit aus einem Wärmebildgerät, NIR- / SWIR-Kameras, einer Tagsichtkamera und einem Laserentfernungsmessgerät bzw. einem Laserpointer / Zielbeleuchter bestehen.

Das Primärspiegelelement kann optisches Glas aufweisen.

In Anspruch 15 ist eine lagestabilisierte Plattform mit einer erfindungsgemäßen optronischen Sensorvorrichtung angegeben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen in der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung prinzipmäßig ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Es zeigen:

1 eine schematische seitliche Schnittansicht durch eine erfindungsgemäß optronische Sensorvorrichtung welche in einem Gimbal eingesetzt wird; und

2 eine schematische Vorderansicht der optronischen Sensorvorrichtung gemäß 1.

1 zeigt eine erfindungsgemäße optronische Sensorvorrichtung 1, welche in einer lagestabilisierten Plattform, beispielsweise einem Gimbal für einen Hubschrauber oder dergleichen, angeordnet ist, mit einer Anzahl von nebeneinander angeordneten, einer gemeinsamen, ein Eintrittsfenster 2.1 umfassenden Eintrittsöffnung 2 der optronischen Sensorvorrichtung 1 zugewandten, Sensoreinrichtungen 3.1, 3.2, 4 und mit einem optischen Strahlengang 5 zwischen der Eintrittsöffnung 2 und den Sensoreinrichtungen 3.1, 3.2, 4. Die optronische Sensorvorrichtung 1 weist eine als Wärmegerät 4 ausgebildete erste Sensoreinrichtung mit einer spektralen Empfindlichkeit für elektromagnetische Strahlung in einem ersten Wellenlängenbereich mit λ > 3 m, insbesondere 3 µm < λ ≤ 5 µm oder 7,5 µm ≤ λ ≤ 12 µm, auf. Darüber hinaus sind weitere als Tagsichtkamera 3.1 und als Laserentfernungsmesser 3.2 ausgeführte Sensoreinrichtungen mit einer spektralen Empfindlichkeit für elektromagnetische Strahlung in einem weiteren Wellenlängenbereich, insbesondere λ ≤ 3 m vorgesehen. In weiteren Ausführungsbeispielen könnte die weitere Sensoreinrichtung 3.1 auch als NIR-Kamera oder SWIR-Kamera ausgeführt sein. Außerdem könnte die weitere Sensoreinrichtung 3.2 in weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen auch als Laserdetektor, Zielbeleuchter oder dergleichen ausgeführt sein. Zusätzlich könnten weitere, insbesondere als NIR-Kamera, SWIR-Kamera, Laserdetektor, Zielbeleuchter oder dergleichen ausgeführte, Sensoreinrichtungen 3.3, 3.4 vorhanden sein (in 2 gestrichelt angedeutet).

In dem optischen Strahlengang 5 ist ein Primärspiegelelement 6 angeordnet, welches zumindest in einem Teilbereich seiner der gemeinsamen Eintrittsöffnung 2 zugewandten Vorderfläche 6.1 dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu reflektieren und welches zumindest in einem Teilbereich dazu ausgelegt ist, elektromagnetische Strahlung in dem weiteren Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu transmittieren. Die optronische Sensorvorrichtung 1 weist darüber hinaus ein Sekundärspiegelelement 7 auf, welches zumindest in einem Teilbereich seiner Vorderfläche 7.1 dazu ausgelegt ist, Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise zu reflektieren und welches in dem optischen Strahlengang 5 derart mit seiner Vorderfläche 7.1 dem Primärspiegelelement 6 oder dessen Vorderfläche 6.1 zugewandt anordenbar ist, dass es in Verbindung mit dem Primärspiegelelement 6 ein im vorliegenden Fall als Cassegrain-Teleskop ausgeführtes Spiegelteleskop bildet, wobei die durch die Eintrittsöffnung 2 einfallende elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich wenigstens teilweise von dem Primärspiegelelement 6 auf das Sekundärspiegelelement 7 und von dort auf das Wärmebildgerät 4 oder auf eine Eingangsoptik 4.1 des Wärmebildgeräts 4 abgebildet oder geleitet wird. In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann das Sekundärspiegelelement 7 in Verbindung mit dem Primärspiegelelement 6 auch ein als Schiefspiegler ausgeführtes Spiegelteleskop bilden. Das Sekundärspiegelelement 7 liegt dann nicht in der optischen Achse des Primärspiegelelements 6. Hierdurch kann vermieden werden, dass das Sekundärspiegelelement 7 einen Teil des Primärspiegelelements 6 abschattet. Dadurch fällt einerseits dieser geringe Lichtverlust weg, vor allem aber tritt keine störende Beugung am Sekundärspiegelelement 7 bzw. dessen Halterung auf. Die Spiegelelemente 6, 7 können in diesem Fall z. B. verkippt angeordnet werden oder eine entsprechende Form aufweisen, wobei ein schräg verlaufender Strahlengang erzeugt wird. Das Wärmebildgerät 4 und/oder die Eingangsoptik 4.1 des Wärmebildgeräts 4 können dann entsprechend anders (beispielsweise seitlich) angeordnet sein.

Wenigstens ein Teilbereich einer der weiteren Sensoreinrichtungen 3.1, 3.2 zugewandten Rückfläche 6.2 des Primärspiegelelements 6 und/oder zumindest ein Teil einer Eingangsoptik 3.11 der Tagsichtkamera 3.1 sind dazu eingerichtet, bei der Transmission der elektromagnetischen Strahlung in dem weiteren Wellenlängenbereich durch das Primärspiegelelement 6 induzierte Bildfehler wenigstens annähernd zu korrigieren.

Der wenigstens eine Teilbereich der Rückfläche 6.2 des Primärspiegelelements 6 kann zur Korrektur der induzierten Bildfehler eine geeignete Form aufweisen und/oder mit einem optischen Korrekturelement, insbesondere einer Korrekturlinse, einem computergenerierten Hologramm oder dergleichen versehen sein (nicht näher dargestellt).

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.

2 zeigt eine schematische Vorderansicht der optronischen Sensorvorrichtung 1. Das Wärmebildgerät 4 bzw. dessen Eingangsoptik 4.1 ist in 2 nicht gezeigt bzw. durch das Sekundärspiegelelement 7 verdeckt.

In weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann das Sekundärspiegelelement 7 in den optischen Strahlengang 5 einführbar und aus diesem entfernbar bzw. ein- und ausschwenkbar sein. Dadurch können in vorteilhafter Weise die Sehfelder bzw. Brennweiten für das Wärmebildgerät 4 geändert werden. Wenigstens ein weiteres optisches Element oder wenigstens eine weitere optische Baugruppe können in den optischen Strahlengang einführbar und aus diesen entfernbar sein.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Vorderfläche 6.1 des Primärspiegelelements 6 eine asphärische Form auf. Die Vorderfläche 6.1 des Primärspiegelelements 6 kann in weiteren Ausführungsbeispielen auch eine andere Form aufweisen.

Wie aus 1 weiter ersichtlich, weist das Primärspiegelelement 6 eine Aussparung 6.3 für das Wärmebildgerät 4 bzw. für die Eingangsoptik des Wärmebildgeräts 4 auf. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann das Primärspiegelelement 6 auch einen für die elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich transparenten Bereich aufweisen.

Das Primärspiegelelement 6 oder dessen Spiegelkörper kann aus einem optischen Glas gebildet sein.

Die Vorderfläche 6.1 des Primärspiegelelements 6 weist eine Beschichtung 6.4 auf.

Das Primärspiegelelement 6 und/oder die Beschichtung 6.4 der Vorderfläche 6.1 des Primärspiegelelements 6 können einen Reflexionsgrad R von ≥ 50% für elektromagnetische Strahlung in dem ersten Wellenlängenbereich aufweisen.

Das Primärspiegelelement 6 und/oder die Beschichtung 6.4 der Vorderfläche 6.1 des Primärspiegelelements 6 können darüber hinaus einen Transmissionsgrad T von ≥ 50% für elektromagnetische Strahlung in dem wenigstens einen weiteren Wellenlängenbereich aufweisen.

Vorteilhafterweise weist die Beschichtung 6.4 Indiumzinnoxid auf. Mit einer derartigen Beschichtung 6.4 können die geforderten Reflexions- und Transmissionsgrade erzielt werden.

Bezugszeichenliste

1
optronische Sensorvorrichtung
1.1
lagestabilisierte Plattform
2
gemeinsame Eintrittsöffnung
2.1
Eintrittsfenster
3.1
Tagsichtkamera
3.11
Eingangsoptik der Tagsichtkamera
3.2
Laserentfernungsmesser
3.3
weitere Sensoreinrichtung
3.4
weitere Sensoreinrichtung
4
Wärmebildgerät
4.1
Eingangsoptik des Wärmebildgeräts
5
optischer Strahlengang
6
Primärspiegelelement
6.1
Vorderfläche des Primärspiegelelements
6.2
Rückfläche des Primärspiegelelements
6.3
Aussparung des Primärspiegelelements
6.4
Beschichtung des Primärspiegelelements
7
Sekundärspiegelelement
7.1
Vorderfläche des Sekundärspiegelelements